JPS61226287A - 加工品を取扱うたぬの装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般的には半導体ウェーハ取扱い装置に関し
、より詳細には自動化された環境内で使用できるウェー
ハ取扱い装置に関する。ここに開示する装置は、人手を
介入することなく半導体ウェーハを操作できるようロボ
ットアームと共に使用できる。

半導体基体、すなわちウェーハの処理中には、多数の半
導体ウェーハユニットに関連する多数のルーチン作業を
実施する。例えば、未処理のウェーハは、カセットとし
て知られる貯蔵タンクからサセプタまたはポートとして
知られる処理キャリアへ移送しなければならない。ウェ
ーハは一旦処理されれば、貯蔵カセットへ戻さなければ
ならない。これまでこのような作業は一般に人の操作で
実施されている。しかしながら人の操作を利用すること
は、満足なものでないことが判っている。

集積回路の寸法が小さくなるにつれて、ウェーハ操作中
に人から出されるふけおよび皮膚のような粒子が製造上
の問題を多くしている。また非効率的な取扱いによる破
壊は比較的多く、かつルーチン作業が多いことは人を疲
れさせ、この疲れと共に仕事の内容は悪化する。

過去数年間の間に、多数のロボットアームが開発され、
現在市販もされている。このロボットアームは、繰返し
レートの関数として効率を低下することなく、制御自在
な運動を多数実行できる。

従って、半導体ウェーハと係合でき、人の作業能力より
も操作上の信頼性が高いロボット結合装置が望まれてい
る。

従って、本発明の目的は、半導体ウェーハを取扱うため
の改善された装置および方法を提供することにある。

本発明の別の目的は、人の介入または補助を必要としな
い半導体ウェーハを取扱うための改善された装置を提供
することにある。

本発明の別の目的は、半導体ウェーハに加えられている
力に関する情報をモニタしながら制御された条件下で半
導体ウェーハと係合かつ解放するための方法および装置
を提供することにある。

上記目的およびそれ以外の目的は、ハウジングすなわち
装置本体から突出する３本のフィンガ状のビームすなわ
ち突起（以下フィンガと称す）を有する装置により本発
明に従い達成される。３つの一般に同一平面上にあるフ
ィンガーのうちの最も外側の２つのフィンガーは、変形
可能な枝バネによってハウジングに直接結合され、中心
フィンガーも変形可能な板バネによってモータ被動式キ
ャリッジアセンブリに結合され、キャリッジアセンブリ
はハウジングに結合される。フィンガーは、フィンガー
に取付けられた小型のボタン状チップを有し、これらチ
ップは半導体ウェーハに係合するのに使用できる。ウェ
ーハとの係合は、中心フィンガーを延長し、検出すべき
ウェーハのまわりに装置を移動し、ボタン状のチップが
ウェーハと係合するまで中心フィンガーを後退させるこ
とによって達成される。フィンガーおよび変形可能な枝
バネには、歪ゲージ状のセンサーを結合できる。

これらセンサーは、装置によってウェーハに加えられる
力をコンピュータシステムでモニタできるようにすると
共にウェーハを位置決めできる処理キャリアまたはカセ
ットのような他の物体によってフィンガに加えられる力
のモニタも可能にする。

更にセンサーは、物体または人との衝突によって生じる
フィンガに加えられる予期しない力の検出を可能にでき
る。

本発明の上記およびそれ以外の特徴は、添附図面を参照
しながら次の説明を読めば理解されよう。

第１図を参照すると、ロボットアームに結合できる装置
ＩＯが示されている。この装置の本体は２つのチャンバ
が設けられたハウジング１１であり、これらチャンバは
装置の機械的および電気的部品を保持している。第２図
に示すハウジング１１の上方チャンバは、移動自在なキ
ャリフジサブアセンブリ２１と、移動できない最も外側
のフィンガ用サブアセンブリ３５および２７と、移動自
在な中心フィンガ１６用サブアセンブリを収容している
。

次に第３図を参照すると、最も外側の移動できないフィ
ンガのサブアセンブリの各々は、ハウジング１１から延
長するステンレススチール　ビーム１５と、薄いビーム
１５が取付けられた厚いステンレス　ビーム１７と、厚
いビーム部分１７に結合された２枚の変形可能な枝バネ
２５と、側方フィンガのサブアセンブリをハウジング１
１に取付けるのに使用される２つのロンド支持体２３と
から成る。変形可能な枝バネ２５は他のすべての軸内に
フィンガを保持したままその長手方向に沿ってフィンガ
を若干移動できる。各フィンガサブアセンブリ上の枝バ
ネ２５の一方には、枝バネ２５のたわみをモニタできる
よう一対の歪ゲージセンサ２Ｇが設けられている。これ
ら歪ゲージセンサは、どんな市販の半導体歪ゲージまた
はフォイルタイプの歪ゲージでもよい。フィンガ１５自
体にもフィンガの平面に垂直な方向へのフィンガのたわ
みまたは曲げのモニタができる一対の歪ゲージ２６が設
けられている。

第４図を参照すると、ロンド支持体２３は、ハウジング
の上部キャビティ内に取付けげたとき、移動自在なキャ
リッジサブアセンブリ２１を搬送する２本の円筒形レー
ル２２の支持体ともなる。

キャリッジサブアセンブリ２１は、キャリッジ本体２４
と、レールベアリング３０と、ランクギア２８からなり
、これらは第４図を参照すると視覚的に最良に理解でき
る。キャリッジ本体２４には２つの変形可能な枝バネ２
５によって伸張自在な中心フィンガが取付けられており
、これら技バネにも同じように歪ゲージ２６が取付けら
れている。

組立時には、ランクギア２８は、モータ１４の出力シャ
フト上に位置するビニオンギア１８に噛合し、このモー
タはハウジング１１の内外に中心フィンガを駆動する。

モータ１４はハウジングの上方キャビティカバー１９に
取付けられ、ハウジング１１にカバー１９を取付けると
、ランクギア２８と係合する。モータが回転すると、キ
ャリアおよび中心フィンガを直線状に駆動する。キャリ
ッジの完全に伸張した位置および完全に後退した位置を
測定するためキャリッジのサブアセンブリのエツジ２１
を検出するよう２つの光学的センサ２９が使用されてい
る。

第５図を参照する。ハウジング１１の下方チャンバは装
置の電気部品を含む。これら部品は、他の部品が取付け
られたプリント回路カード３１と、６個の歪ゲージ増幅
回路３２と、モータ制御回路３３と、ケーブルコネクタ
を含む。上方チャンバ内の機構を構成する歪ゲージ対の
各々は、配線によって増幅回路３２に結合されている。

これら増幅回路３２は歪ゲージセンサから受信した信号
を増幅しかつ条件付けし、モータコンピュータシステム
に正しく送信できるようにする。モータコンピュータシ
ステムは、適当なインターフェースユニットを有し、入
力信号に応答するようにプログラムが組まれた一般用デ
ータ処理ユニットである。

モータ制御回路３３は、センサモニタコンビエータシス
テムによって指定される距離だけモータを駆動するよう
働く３つの集積回路から成る。ケーブルコネクタ３６は
、装置とモニタコンピュータシステムの間ですべての信
号を結合する。

好ましい実施態様の作動 好ましい実施態様の作動は次のように理解できる。

貯蔵コンテナー、例えばカセットと処理キャリア、例え
ばサセプタとの間で半導体ウェーハを移動するのに上記
発明を利用する際５種類の作動モードが利用できる。例
えば、Ｉ）ウェーハ把持モードと、２）ウェーハ解放モ
ードと、３）ウェーハエツジ位置決めモードと、４）表
面位置決めモードと、５）衝突検出モードである。これ
ら作動モードの各々では、ウェーハ移動作業の機能上の
信頼性を増すのに歪ゲージセンサからのデータを利用す
る。歪ゲージからの信号は、装置１０内に収容されてい
る電子部品内で処理され、ロボットアームと連動するデ
ータ処理制御装置（図示せず）へ転送される。本装置に
よって取扱うべき複数のウェーハの全体の位置はロボッ
トアームにプログラムを組込むことができる。次にロボ
ットアームは保持装置１０を貯蔵カセット内のウェーハ
上の位置へ移動させる。次に中心フィンガはコンピュー
タプログラムの制御によって伸張する。次にフィンガの
各々に配置されたボタン状のチップ２０は、ウェーハの
表面に比較的接近するが、ウェーハのエツジの外に位置
する。ロボットアームはボタン状フィンガチップ２０が
ウェーハ平面に大体載る位置まで装置１０を降下する。

ロボットアー。

ムの制御された運動は、外側フィンガが所定の力でウェ
ーハのエツジに接触するまで装置１０を移動するセンサ
モニタコンピュータシステムによって指令される。装置
の初期の位置決めミスによりわずかな力のアンバランス
が検出されると、ロボットアームは装置１０の位置を移
動するよう指令される。この作動モードは、ウェーハエ
ツジ位置決めモードと称す。

次に伸張自在なフィンガは後退して最後につ工−ハのエ
ツジに係合する。次にウェーハは外側の固定フィンガに
押圧され、それらフィンガの変形自在な枝バネ２５をた
わませる。歪ゲージによってモニタされる枝バネのたわ
みが所定量に達すると、中心フィンガを駆動するモータ
が停止する。

次にウェーハは安全に把持される。この作動モードはウ
ェーハ把持モードと称す。

ロボットアームは積載中の処理キャリアの表面に対する
大体の位置にウェーハ取扱い装置１０およびウェーハを
移動するのに使用される。例えば、あるタイプのサセプ
タの場合のように処理キャリアが垂直になっていれば、
装置の位置は、キャリアの表面にある距離を置いて大体
平行にされる。

次に表面位置決めモードを使って、ウェーハをサセプタ
の表面に極めて接近させたり、また直接に接触するよう
配列するのに必要なロボットアームの移動を調和させる
のに使用させる。フィンガ上の歪ゲージセンサは本作業
を実施するのに必要なデータを発生する。すべてのフィ
ンガが表面から同じ距離だけたわむと、ロボットアーム
の運動は停止できる。

ロボットアームは、ウェーハの表面を引掻くことによっ
て部分的信号発生が生じるのを防止するようにウェーハ
表面から所定距離離間したままウェーハ取扱い装置１０
を移動できる。ウェーハが搬送されるサセプタ表面から
どの整合ガイドが突出しているかを捜すためウェーハエ
ツジ位置決め作動モードを使用できる。この作動モード
では、整合ガイドが接触するまで装置およびウェーハは
表面に沿って移動される。

一旦ウェーハがキャリア整合ガイド上に固定しキャリア
表面に載ると、ウェーハ解放作動モードを使用できる。

この作動モードでは、モニタコンピュータが外側固定フ
ィンガの枝バネ２５に残ってし）る力をモニタしながら
中心フィンガが伸張する。このときウェーハは装置の固
定フィンガとキャリア整合ガイドとの間で拘束されてい
るので、中心フィンガが伸張するときこれら技バネのた
わみの大きく変化してはならない。実際に、装置はウェ
ーハを非固定位置までは解放できない。

ウェーハを解放し、ロボットアームを使って処理キャリ
アから本装置を離間すると、次の装荷サイクルを開始で
きる。当然ながらこの作業は、処理キャリアの荷おろし
のため反転できる。すべてのフィンガ上の歪ゲージセン
サは、物体または人との予想しない接触を検出すること
もできる。このような接触が検出されると、ロボットア
ームに適当な応答が指令できる。例えばロボットアーム
は即座に停止するか、障Ｌ７ＪＳうないと判断されるま
で低速で移動するよう指令できる。

上記説明は、好ましい実施態様の作動を示すため記載し
たのであって、本発明の限定を意図したものではない。

本発明の範囲は特許請求の範囲のみによって限定すべき
である。当業者であれば、上記説明から本発明の精神お
よび範囲に含まれる多数の変更例は明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るｒボットアームに結合できる装
置の斜視図、第２１は上方チャンバのカバーを取除いた
ときの内部部品の位置を示す本発明の装置の頂面図、第
３図は固定されたフィンガーサブアセンブリの斜視図、
第４図は移動可能なキャリッジサブアセンブリの斜視図
、第５図は下方チャンバのカバーを取除いたときの内部
電気部品の位置を示す本発明の装置の底面図である。 １１・・・・・・ハウジング。 １６・・・・・・移動自在な中心フィンガ。 ２０・・・・・・チップ。 ２５・・・・・・枝バネ。 ２６・・・・・・センサー。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハウジング構造体、 前記ハウジング構造体から延長する複数の部材と、 前記部材に加えられる力を測定するための検出手段を含
   み、前記ハウジング構造体に前記部材のうちの少なくと
   も一つの部材を結合するための結合手段と、 本装置に対して前記部材のうちの少なくとも他の一つの
   部材を移動するための伸張手段とから成る加工品を取扱
   うためロボットアームと共に使用する装置。
2. （２）制御された力を加える装置によって一般に円形の
   平面状の加工品を把持し、 前記加工品を解放しながら前記装置によって発生される
   力をモニタする工程から一般に円形の平面状加工品を操
   作する方法。